Исследователи обнаружили неожиданную уязвимость «вечных химикатов» (PFAS) — стойких синтетических загрязнителей, которые десятилетиями отравляют воду, почву и накапливаются в организмах людей по всей планете. Выяснилось, что молекулы этих веществ можно разрушать с помощью направленного интенсивного ультрафиолетового облучения, причем для активации процесса не требуется добавлять в воду никакие дополнительные химические реагенты.
Загрязнение водоемов остается одной из главных экологических проблем, а PFAS способны сохраняться в окружающей среде десятилетиями / © Naja Bertolt Jensen
PFAS — огромное семейство синтетических соединений, которые активно используют в промышленности с 1940-х годов: от создания водонепроницаемой одежды и пищевой упаковки до антипригарных покрытий и специализированной противопожарной пены. Их называют «вечными» из-за экстремальной химической стабильности.
Углерод-фторные связи в структуре этих молекул настолько прочны, что вещества практически не разрушаются в естественных условиях. Большинство существующих сегодня технологий очистки воды работают по принципу фильтрации: они лишь «отлавливают» загрязнители, концентрируя их в фильтрах, но не уничтожают окончательно, что оставляет проблему нерешенной.
Новое исследование, проведенное группой сотрудников Орхусского университета (Дания) под руководством доцента Зонгсу Вея (Zongsu Wei), проливает свет на то, как можно добиться полного распада «вечных химикатов». Ученые экспериментально установили, что ключевую роль в разрушении молекул PFAS играют свободные радикалы водорода — крайне активные частицы, которые образуются в самой воде, когда она подвергается воздействию мощного ультрафиолетового света (особенно эффективным оказался диапазон с длиной волны менее 300 нанометров).
Эти радикалы агрессивно атакуют молекулы PFAS, постепенно отщепляя от них атомы фтора и превращая крупные, вредные соединения в более мелкие и значительно менее стойкие вещества. Ранее научное сообщество полагало, что за процесс разложения отвечают другие реактивные частицы, однако авторы новой научной работы точно определили, что доминирующую роль играют именно свободные радикалы водорода. По словам Зонгсу Вея, понимание этого механизма дает фундаментальную базу для разработки новых, экологически чистых и легко масштабируемых технологий уничтожения химикатов на станциях водоочистки.
Исследователи, однако, призвали не спешить с выводами: до появления готовых решений для массового использования еще далеко. Процесс разложения молекул пока идет относительно медленно, а во время промежуточных реакций могут формироваться побочные продукты, которые также требуют изучения. Тем не менее открытие «ахиллесовой пяты» этих загрязнителей — важнейший научно-технологический шаг к тому, чтобы человечество, наконец, научилось не просто переносить PFAS из одного места в другое, а окончательно избавляться от них.